得益于固態(tài)存儲(chǔ)的性能優(yōu)勢(shì)，SSD（固態(tài)硬盤）應(yīng)用十分廣泛。除了生活中常見的筆記本電腦外，SSD還應(yīng)用于車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空、導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。

目前，消費(fèi)級(jí)SSD常見容量包括256GB、512GB、1TB、2TB、4TB這幾種，企業(yè)級(jí)SSD容量則更大一些，可達(dá)16TB、32TB、64TB、甚至128TB。

這并不是SSD容量的“天花板”，未來存儲(chǔ)廠商還將讓SSD容量突破300TB，甚至達(dá)到1024TB。


SSD狂飆：未來十年單顆容量可達(dá)1PB

近日，三星電子對(duì)外表示，預(yù)計(jì)在未來十年單顆SSD的容量可達(dá)1PB（1024TB）。

三星表示物理縮放技術(shù)、邏輯縮放技術(shù)和封裝技術(shù)的日益成熟，加速推動(dòng) 3D NAND 的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來十年單顆 SSD 容量可高達(dá) 1PB。

三星表示新技術(shù)將進(jìn)一步減少 NAND 閃存單元尺寸、增加層數(shù)，讓每一層能夠存儲(chǔ)更多數(shù)據(jù)。

三星在過去幾年推動(dòng) SSD 技術(shù)的落地，2016 年率先量產(chǎn) 15.36TB 的 SSD；在 2017 年又推出基于 3D TLC 的 30.72TB 產(chǎn)品。

三星還在 2019 年展示了 64TB SSD，然后在 2021 年展示了基于 3D QLC NAND 的 128TB 原型 SSD，但這些設(shè)備尚未進(jìn)入量產(chǎn)階段。

其中，物理縮放技術(shù)包括三種技術(shù)，分別為橫向/垂直收縮（一種減少每個(gè)存儲(chǔ)單元大小的方法）、垂直堆疊技術(shù)（一種添加更多WL堆棧的方法，從而增加內(nèi)存單元的數(shù)量）、電池在外圍技術(shù)（一種減少硅面積的方法，把外圍電路放在存儲(chǔ)單元下面），用于提高性能和降低成本，以響應(yīng)應(yīng)用程序和系統(tǒng)處理需求的變化。

邏輯縮放技術(shù)，例如QLC技術(shù)——涉及到尋找在單個(gè)單元中存儲(chǔ)更多比特的方法，以便SSD可以保存更多的數(shù)據(jù)，同時(shí)保持輕便和緊湊。QLC技術(shù)可以使每個(gè)設(shè)備每個(gè)單元存儲(chǔ)4位，相比TLC存儲(chǔ)密度提高33%。

封裝技術(shù)是開發(fā)高容量產(chǎn)品的關(guān)鍵，三星已經(jīng)有能力批量生產(chǎn)32Die堆疊封裝（32 die-stack packaging）。

無獨(dú)有偶，另一家存儲(chǔ)相關(guān)廠商Pure Storage也在積極探索更高容量SSD。今年3月初，該公司表示，到2025-2026年，公司將推出300TB NVMe SSD。他們計(jì)劃使用定制的SSD主控搭配3D NAND閃存，用于FlashArray系統(tǒng)，并在定制的FlashBlade操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

邁向PB級(jí)容量，PLC與千層NAND Flash大有可為？

隨著數(shù)據(jù)中心等新型技術(shù)與應(yīng)用不斷發(fā)展，海量存儲(chǔ)需求下，大容量SSD成為發(fā)展大勢(shì)。業(yè)界預(yù)測(cè)，本世紀(jì)30年代時(shí)，PLC閃存與千層堆疊可能會(huì)成為PB級(jí)SSD的主流之選，閃存顆粒與堆疊技術(shù)重要性將進(jìn)一步凸顯。


閃存顆粒

SSD由主控芯片、閃存顆粒與緩存顆粒組成，閃存顆粒在SSD中負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，占據(jù)了SSD 70%-80%的成本，并對(duì)SSD性能有決定性影響?？梢哉f，要實(shí)現(xiàn)SSD更強(qiáng)的性能、更大的容量，閃存顆粒是關(guān)鍵。

當(dāng)前SSD閃存顆粒主要是NAND Flash，根據(jù)電子單元密度的差異，NAND Flash可分為SLC、MLC、TLC、QLC、PLC，這五種閃存顆粒每單元可存儲(chǔ)的信息是層層遞進(jìn)的，以主流TLC為例，其又可被稱作三層式存儲(chǔ)，成本低，質(zhì)量、讀寫速度以及壽命可以滿足普通消費(fèi)者需求，因而被廣泛應(yīng)用于SSD市場(chǎng)。

TLC之后是QLC——四層式存儲(chǔ)，具有存儲(chǔ)密度大、成本低的優(yōu)勢(shì)，三星128TB原型SSD就是基于QLC打造。

相比TLC，PLC在相同的空間內(nèi)帶動(dòng)SSD容量的進(jìn)一步擴(kuò)大。去年8月，Solidigm展示了全球首款正在研發(fā)的PLC SSD，其表示，在相同的空間內(nèi)，使用PLC SSD存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量可增加25%，可以用來解決固態(tài)存儲(chǔ)未來的成本、空間和能耗等問題。該款SSD將首先用于數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品，具體發(fā)布和上市時(shí)間待定。

SLC、MLC、TLC、QLC、PLC，NAND Flash容量逐步提升，因此，部分業(yè)界人士看好PLC在PB級(jí)SSD中的應(yīng)用。不過，從SLC到PLC，容量雖然提升，但性能、可靠性、壽命并未隨之優(yōu)化，PLC SSD的商用落地，仍需要解決上述問題。


閃存堆疊

閃存堆疊技術(shù)對(duì)SSD容量同樣也至關(guān)重要，3D NAND Flash的出現(xiàn)，比以往的2D NAND Flash提供了更大存儲(chǔ)空間，滿足了業(yè)界日益增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求，因而成為主流。

目前3D NAND Flash已經(jīng)突破200層，大廠方面，三星第8代V-NAND層數(shù)達(dá)到了236層，采用TLC閃存；美光232層NAND Flash已經(jīng)量產(chǎn)出貨；鎧俠和西部數(shù)據(jù)近期宣布，推出218層3D NAND閃存。

此外，SK海力士238層NAND Flash計(jì)劃于今年上半年量產(chǎn)，該公司采用的是4D架構(gòu)方式。

未來存儲(chǔ)廠商將持續(xù)發(fā)力更高層數(shù)NAND Flash，美光232層之后，計(jì)劃推出2YY、3XX與4XX等更高層數(shù)產(chǎn)品；鎧俠與西數(shù)兩家公司2032年之前還將陸續(xù)推出200層以上、300層以上、400層以上與500層以上閃存技術(shù)；SK海力士在近期的ISSCC會(huì)議上，展示了300層堆疊第八代3D NAND Flash存儲(chǔ)器原型，計(jì)劃兩年內(nèi)上市；三星則計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)1000層NAND Flash，此舉也將助力三星之后推出1PB SSD。

3D NAND Flash層數(shù)堆疊前景美好，但與PLC一樣，層數(shù)不斷提高的過程中，也面臨不少挑戰(zhàn)。比如時(shí)間成本，隨著層數(shù)的增加，生產(chǎn)時(shí)間成本隨之上升；再比如良率問題，層數(shù)的增加，對(duì)良率也會(huì)形成嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。


給力的國(guó)產(chǎn)廠商

對(duì)于我們廣大消費(fèi)者而言，大家應(yīng)該也能發(fā)現(xiàn)這些年固態(tài)硬盤越來越便宜了。過去的內(nèi)存條，被大家戲稱為“金條”，很多人都表示難以忘記那8GB內(nèi)存1000塊錢的時(shí)代，甚至那時(shí)的廠商們經(jīng)常有“失火”漲價(jià)的?？稍蹅儑?guó)產(chǎn)廠商比如長(zhǎng)江存儲(chǔ)達(dá)成技術(shù)突破后，將固態(tài)硬盤的價(jià)格硬生生地打下來了。比如在某多多，致鈦2TB的硬盤400多元就能拿下。相比當(dāng)時(shí)同規(guī)格一千多的硬盤，消費(fèi)者自然是義無反顧地支持國(guó)產(chǎn)了。

其實(shí)這種事發(fā)生也不是一次兩次了，各種家電產(chǎn)品、顯示器、手機(jī)……我們都享受到了由國(guó)產(chǎn)廠商帶來的物美價(jià)廉的產(chǎn)品。就連大家熟知的華為，在通信行業(yè)中也被其它海外同行所敵視（因?yàn)槿A為將通信行業(yè)各種產(chǎn)品報(bào)價(jià)向下打了一截）。

所以說，低價(jià)的優(yōu)質(zhì)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，在一定程度上也倒逼了其它廠商降價(jià)售賣商品。